JPS63144149A - 光学素子の製造方法 - Google Patents
光学素子の製造方法Info
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- JPS63144149A JPS63144149A JP29033886A JP29033886A JPS63144149A JP S63144149 A JPS63144149 A JP S63144149A JP 29033886 A JP29033886 A JP 29033886A JP 29033886 A JP29033886 A JP 29033886A JP S63144149 A JPS63144149 A JP S63144149A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
- C03C21/002—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はガラス棒にイオン交換を施しそのガラス棒中に
屈折率の分布を持たせ、屈折率分布型光学素子を高精度
で作製する方法に関する。
屈折率の分布を持たせ、屈折率分布型光学素子を高精度
で作製する方法に関する。
従来よりガラスロッドをイオン交換して屈折率分布型の
レンズを作製する方法か知られている（特公昭４７−８
１６）。このイオン交換処理の方法としては最近では、
特公昭６８−２６０４４４に記載されているようにガラ
スロッドを溶融塩中に垂直に浸漬保持してガラスロッド
にイオン交換を施す方法がよく用いられている。
レンズを作製する方法か知られている（特公昭４７−８
１６）。このイオン交換処理の方法としては最近では、
特公昭６８−２６０４４４に記載されているようにガラ
スロッドを溶融塩中に垂直に浸漬保持してガラスロッド
にイオン交換を施す方法がよく用いられている。
屈折率分布型のレンズを作製する場合、通常、屈折率を
高める効果のあるＴ１“、 Ｃｓ” 、 Ｌｉ”とＮａ
“、に“を交換して屈折率変化を形成する。
高める効果のあるＴ１“、 Ｃｓ” 、 Ｌｉ”とＮａ
“、に“を交換して屈折率変化を形成する。
特にロンド状のガラスをイオン交換して断面の中心から
半径方向に向けて屈折率分布を有する光学素子を作製す
る場合、集光作用（凸レンズ作用）をもたせるためには
、ＴＩ”、 Ｏｓ” 、 Ｌｉ“等を含むガラスロッド
を、Ｎａ”、 Ｋ”等を含む溶融塩に浸漬させてガラス
中のＴＩ“、Ｃ５“、 Ｌｉ”と溶融塩中のＮａ”、に
４を交換して、ガラスロットの中心軸から周辺に向けて
屈折率が減少するようにする。
半径方向に向けて屈折率分布を有する光学素子を作製す
る場合、集光作用（凸レンズ作用）をもたせるためには
、ＴＩ”、 Ｏｓ” 、 Ｌｉ“等を含むガラスロッド
を、Ｎａ”、 Ｋ”等を含む溶融塩に浸漬させてガラス
中のＴＩ“、Ｃ５“、 Ｌｉ”と溶融塩中のＮａ”、に
４を交換して、ガラスロットの中心軸から周辺に向けて
屈折率が減少するようにする。
また逆に、発散作用（凹レンズ作用）をもたせるために
は、Ｎａ”、 に４等を含むガラスを、ＴＩ”、Ｃ５
” 、 Ｌ＋”等を含む溶融塩に浸漬させて、ガラス中
のＮａ”、に４と溶融塩中のＴＩ” 、 Ｃｓ” 、
Ｌｉ”を交換し、ガラスロッドの中心軸から周辺に向け
て屈折率が増加するようにする。
は、Ｎａ”、 に４等を含むガラスを、ＴＩ”、Ｃ５
” 、 Ｌ＋”等を含む溶融塩に浸漬させて、ガラス中
のＮａ”、に４と溶融塩中のＴＩ” 、 Ｃｓ” 、
Ｌｉ”を交換し、ガラスロッドの中心軸から周辺に向け
て屈折率が増加するようにする。
こうしたイオン交換処理に用いられる溶融塩としては、
ＮａＮＯ３、にＮｏ３、ＬｉＣｌ、 Ｔｌ２ＳＯ４、
ＣｓＮＯ３等があるが、一般にＮａ、に、Ｌｉの塩の比
重はガラスより小さく、又Ｔｌ、 Ｃｓの塩の比重はガ
ラスより大きい。このように、互いに比重差のあるガラ
スと塩を用いてイオン交換を行なった場合、ガラスの重
さと浮力の大小関係により、ガラスロッドに上向き又は
下向きの力が加わる。
ＮａＮＯ３、にＮｏ３、ＬｉＣｌ、 Ｔｌ２ＳＯ４、
ＣｓＮＯ３等があるが、一般にＮａ、に、Ｌｉの塩の比
重はガラスより小さく、又Ｔｌ、 Ｃｓの塩の比重はガ
ラスより大きい。このように、互いに比重差のあるガラ
スと塩を用いてイオン交換を行なった場合、ガラスの重
さと浮力の大小関係により、ガラスロッドに上向き又は
下向きの力が加わる。
イオン交換を行なう場合、通常、ガラスは転移点付近の
高温に長時間保持される。こうした高温において、長時
間前記のような力がかかっているとガラスに変形が起こ
り、その結果、イオン交換によって形成される屈折率分
布にゆがみが生じ、光学性能が著しく低下するという問
題があった。
高温に長時間保持される。こうした高温において、長時
間前記のような力がかかっているとガラスに変形が起こ
り、その結果、イオン交換によって形成される屈折率分
布にゆがみが生じ、光学性能が著しく低下するという問
題があった。
本発明は上記問題点に鑑み成されたものであり、その目
的はイオン交換処理中にガラスロッドに変形が生じるこ
となく高精度の屈折率分布を存する光学素子得ることの
できる製造方法を提供することにある。
的はイオン交換処理中にガラスロッドに変形が生じるこ
となく高精度の屈折率分布を存する光学素子得ることの
できる製造方法を提供することにある。
本発明の上記目的は、ガラス棒部材を溶融塩中に浸漬し
てガラス中のイオンと該溶融塩中のイオンを交換するこ
とにより、該ガラス棒部材中に屈折率分布を形成する光
学素子の製造方法において、該ガラス棒部材の軸の方向
が重力の方向にほぼ垂直になるように該ガラス棒部材を
保持すると共に、該ガラス棒部材を保持する部材を揺動
させることにより該ガラス棒部材の該保持部材に接触し
ている場所を変化させながらイオン交換を行う光学素子
の製造方法によって達成される。
てガラス中のイオンと該溶融塩中のイオンを交換するこ
とにより、該ガラス棒部材中に屈折率分布を形成する光
学素子の製造方法において、該ガラス棒部材の軸の方向
が重力の方向にほぼ垂直になるように該ガラス棒部材を
保持すると共に、該ガラス棒部材を保持する部材を揺動
させることにより該ガラス棒部材の該保持部材に接触し
ている場所を変化させながらイオン交換を行う光学素子
の製造方法によって達成される。
本発明においてはガラスロッドを溶融塩中において重力
の方向に垂直に保持するために、ガラスロッドに加わる
重力と浮力の差による力がその端部においても中心部に
おいても同じであるため、ガラスロッドの変形が生じる
ことがない。
の方向に垂直に保持するために、ガラスロッドに加わる
重力と浮力の差による力がその端部においても中心部に
おいても同じであるため、ガラスロッドの変形が生じる
ことがない。
第１図、第２図は本発明を実施するための装置で、特に
ガラス棒部材にかかる浮力よりも重力が大きい場合に用
いられる装置の一実施態様を示す断面図であり、この図
において、ｌはガラス棒部材であり、２は溶融塩であり
、３はガラス棒部材を保持する部材であるところのステ
ンレス容器であり、４はステンレス容器３をささえてい
るステンレス棒である。この装置において、ガラス棒部
材１はその中心軸が常に重力に垂直方向に向いているよ
うにステンレス容器３中に置かれており、ステンレス棒
４の位置を上下させると第２図に示しているようにステ
ンレス容器３が傾き、ガラス棒部材１がころがりガラス
棒部材１がステンレス容器３に接触している場所が変化
する。ガラス棒部材１がスレンレス容器３に接触してい
る場所においてはイオン交換がなわれないが、以上のよ
うにガラス棒部材１をころがしながらイオン交換を行え
ば、ガラス棒部材１の全面が常に均一に溶融塩に接して
均一にイオン交換が行われる。
ガラス棒部材にかかる浮力よりも重力が大きい場合に用
いられる装置の一実施態様を示す断面図であり、この図
において、ｌはガラス棒部材であり、２は溶融塩であり
、３はガラス棒部材を保持する部材であるところのステ
ンレス容器であり、４はステンレス容器３をささえてい
るステンレス棒である。この装置において、ガラス棒部
材１はその中心軸が常に重力に垂直方向に向いているよ
うにステンレス容器３中に置かれており、ステンレス棒
４の位置を上下させると第２図に示しているようにステ
ンレス容器３が傾き、ガラス棒部材１がころがりガラス
棒部材１がステンレス容器３に接触している場所が変化
する。ガラス棒部材１がスレンレス容器３に接触してい
る場所においてはイオン交換がなわれないが、以上のよ
うにガラス棒部材１をころがしながらイオン交換を行え
ば、ガラス棒部材１の全面が常に均一に溶融塩に接して
均一にイオン交換が行われる。
第３図、第４図は本発明を実施するための大規模な装置
の模式図であり、第１図、第２図と同様にガラス棒部材
にかかる浮力よりも重力が大きい場合の態様例であり、
第３図は断面図、第４図は平面図である。この装置にお
いてもガラス棒部材９は、ガラス棒部材を保持する部材
であるステンレス容器ｌＯ上に重力に垂直を保つように
置がれている。この装置においてはステンレス棒１４を
上下させると全部のステンレス容器が傾き、第５図に示
すようにガラス棒部材９がステンレス容器１０に接触し
ている場所が変化する。
の模式図であり、第１図、第２図と同様にガラス棒部材
にかかる浮力よりも重力が大きい場合の態様例であり、
第３図は断面図、第４図は平面図である。この装置にお
いてもガラス棒部材９は、ガラス棒部材を保持する部材
であるステンレス容器ｌＯ上に重力に垂直を保つように
置がれている。この装置においてはステンレス棒１４を
上下させると全部のステンレス容器が傾き、第５図に示
すようにガラス棒部材９がステンレス容器１０に接触し
ている場所が変化する。
本発明においては、ガラス保持部材を動かすことにより
溶融塩が攪拌され、より均一なイオン交換が行なえると
いう効果もある。
溶融塩が攪拌され、より均一なイオン交換が行なえると
いう効果もある。
また本発明においてガラス保持具に用いられる材質とし
ては、イオン交換が行なわれる温度において溶融塩中で
安定なものであればどのようなも ゛のでも可能であ
るが、代表的なものとしてはマコール（コーニング■）
等の切削性セラミックスやアルミナ、ジルコニアなどの
焼結セラミックスなどがあり、また溶融塩にＮａＮＯ３
やＫＮＯ３を用いる場合には耐熱性、耐触性の良いステ
ンレスなども可能である。
ては、イオン交換が行なわれる温度において溶融塩中で
安定なものであればどのようなも ゛のでも可能であ
るが、代表的なものとしてはマコール（コーニング■）
等の切削性セラミックスやアルミナ、ジルコニアなどの
焼結セラミックスなどがあり、また溶融塩にＮａＮＯ３
やＫＮＯ３を用いる場合には耐熱性、耐触性の良いステ
ンレスなども可能である。
前記第１図〜第５図を用いた説明は、ガラスロッドにか
かる重力の方が浮力よりも大きい場合の態様についてで
あったが、ガラスロッドにかかる浮力の方が重力よりも
大きい場合は、ステンレス容器３．１０が第１図〜第５
図のように上開きではなくて、下開きのものを使用し、
ステンレス支持棒の下にその容器を設置するようにすれ
ばよい。
かる重力の方が浮力よりも大きい場合の態様についてで
あったが、ガラスロッドにかかる浮力の方が重力よりも
大きい場合は、ステンレス容器３．１０が第１図〜第５
図のように上開きではなくて、下開きのものを使用し、
ステンレス支持棒の下にその容器を設置するようにすれ
ばよい。
（発明の効果）
以上説明してきたように、本発明によれば、ロッド状の
ガラスをイオン交換する場合にガラスに変形を生ずるこ
となく均一にイオン交換することができるので、屈折率
分布型の光学素子を高精度で作製することができる。
ガラスをイオン交換する場合にガラスに変形を生ずるこ
となく均一にイオン交換することができるので、屈折率
分布型の光学素子を高精度で作製することができる。
以下、本発明の具体的実施例を挙げる。
実施例１
第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図である。１
はイオン交換を行なう直径５ｍｍ 、長さ５０Ｃ１！ｌ
のガラスロッドで、組成はモル％で５ｉ０２７０％、
Ｔｌ□０１８％、Ａｌ２０３５％、Ｋ２Ｏ４％、ＺｎＯ
３％である。２はＮａＮＯ３の溶融塩、３は第１図に示
すような断面形状をした（半径３０ωｍの）雨どい型の
ステンレス容器、４はステンレス容器３を保持するステ
ンレス棒でその両端は外部駆動手段により上下に可動な
ステンレス棒に接続されている。
はイオン交換を行なう直径５ｍｍ 、長さ５０Ｃ１！ｌ
のガラスロッドで、組成はモル％で５ｉ０２７０％、
Ｔｌ□０１８％、Ａｌ２０３５％、Ｋ２Ｏ４％、ＺｎＯ
３％である。２はＮａＮＯ３の溶融塩、３は第１図に示
すような断面形状をした（半径３０ωｍの）雨どい型の
ステンレス容器、４はステンレス容器３を保持するステ
ンレス棒でその両端は外部駆動手段により上下に可動な
ステンレス棒に接続されている。
上記部材を５００℃に保持された電気炉中に設置し、片
側の支持棒を上下方向に３０ｍｍのストロークで毎分６
回の周期で動かしながらイオン交換を行なった。
側の支持棒を上下方向に３０ｍｍのストロークで毎分６
回の周期で動かしながらイオン交換を行なった。
支持棒を上下に動かすことにより第２図に示すようにス
テンレス容器３が傾斜し、それにともなってガラスロッ
ド１が容器３の内壁をころがり、ガラスロッド１と容器
３の接触位置が変化する。
テンレス容器３が傾斜し、それにともなってガラスロッ
ド１が容器３の内壁をころがり、ガラスロッド１と容器
３の接触位置が変化する。
こうしてイオン交換を行なったガラスロッドは、中心軸
に垂直な方向では最大屈折率差０．１５で中心軸から外
周に向けて半径の２乗にほぼ比例して減少するような屈
折率分布を有しており、また、中心軸に平行な方向の屈
折率はガラスロッドの両端部をのぞいて一定であり、ガ
ラスの変形による屈折率分布のみだれは観察されなかフ
た。
に垂直な方向では最大屈折率差０．１５で中心軸から外
周に向けて半径の２乗にほぼ比例して減少するような屈
折率分布を有しており、また、中心軸に平行な方向の屈
折率はガラスロッドの両端部をのぞいて一定であり、ガ
ラスの変形による屈折率分布のみだれは観察されなかフ
た。
実施例２
第３図は本発明の第２の実施例を説明するための断面図
であり、第４図は第１図に示した実施例を上から見た図
である。
であり、第４図は第１図に示した実施例を上から見た図
である。
７はＮａＮＯ３の溶融塩、８はステンレス製の容器であ
り、これら全体が電気炉中に設置されている。
り、これら全体が電気炉中に設置されている。
９はイオン交換を行なうガラスロッドであり、組成はモ
ル％で５１０２６５％、Ｌｉ２Ｏ１５％、Ｔｉ０２５％
、 ８２０３１０％、Ｍｇ０３％、Ｎａ２Ｏ２％であり
、寸法は直径１．２ｍ＋ｎ 、長さ１０００ｍｍのもの
を用いた。
ル％で５１０２６５％、Ｌｉ２Ｏ１５％、Ｔｉ０２５％
、 ８２０３１０％、Ｍｇ０３％、Ｎａ２Ｏ２％であり
、寸法は直径１．２ｍ＋ｎ 、長さ１０００ｍｍのもの
を用いた。
１０はガラスロッドを保持するステンレスの網でできた
容器で断面か半円状（半径１５＋ｎｍ）の雨どい型をし
ており、ステンレス製支持棒１１に溶接されている。支
持棒１１は、外部駆動手段により上下方向にそれぞれ独
立に動くようなステンレス棒１２．１３に垂直に溶接さ
れている支持棒１４に接続されている。支持棒１１と支
持棒１４の接続部は第５図のようになっており、支持棒
１４の上下にともない自由に動くようになっている。
容器で断面か半円状（半径１５＋ｎｍ）の雨どい型をし
ており、ステンレス製支持棒１１に溶接されている。支
持棒１１は、外部駆動手段により上下方向にそれぞれ独
立に動くようなステンレス棒１２．１３に垂直に溶接さ
れている支持棒１４に接続されている。支持棒１１と支
持棒１４の接続部は第５図のようになっており、支持棒
１４の上下にともない自由に動くようになっている。
本実施例では、上記装置を用いて溶融塩の温度を５００
℃にして３０時間イオン交換を行なった。このとき、ス
テンレス棒１２．１３をそれぞれ位相をずらせて上下に
動かし支持棒１４が５０ｍｍのストロークで毎分３回上
下するようにすことによって、第５図に示すように、支
持棒１１の角度を変えガラスロッド９がステンレス容器
１０の内壁をころがるようにしながらイオン交換を行な
った。
℃にして３０時間イオン交換を行なった。このとき、ス
テンレス棒１２．１３をそれぞれ位相をずらせて上下に
動かし支持棒１４が５０ｍｍのストロークで毎分３回上
下するようにすことによって、第５図に示すように、支
持棒１１の角度を変えガラスロッド９がステンレス容器
１０の内壁をころがるようにしながらイオン交換を行な
った。
こうしてイオン交換を行なったガラス口・ソドは、光学
的に問題となるような曲がりや変形は見られず、また、
屈折率は、ロッドの中心軸から外周に向けて、中心軸か
らの距離の２乗にほぼ比例して減少するような分布をし
ており、中心と外周との屈折率差は０．００７であった
。
的に問題となるような曲がりや変形は見られず、また、
屈折率は、ロッドの中心軸から外周に向けて、中心軸か
らの距離の２乗にほぼ比例して減少するような分布をし
ており、中心と外周との屈折率差は０．００７であった
。
第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図であり、第
２図は第１の実施例においてステンレス容器を傾斜させ
たときの断面図であり、第３図は本発明を大規模に実施
する第２の実施例を示す断面図、第４図は第３図の装置
を上方から見た図、第５図は第３．４図の装置における
ステンレス支持棒の接続部分を示す図である。
２図は第１の実施例においてステンレス容器を傾斜させ
たときの断面図であり、第３図は本発明を大規模に実施
する第２の実施例を示す断面図、第４図は第３図の装置
を上方から見た図、第５図は第３．４図の装置における
ステンレス支持棒の接続部分を示す図である。
Claims (1)
- （１）、ガラス棒部材を溶融塩中に浸漬してガラス中の
イオンと該溶融塩中のイオンを交換することにより、該
ガラス棒部材中に屈折率分布を形成する光学素子の製造
方法において、該ガラス棒部材の軸の方向が重力の方向
にほぼ垂直になるように該ガラス棒部材を保持すると共
に、該ガラス棒部材を保持する部材を揺動させることに
より該ガラス棒部材の該保持部材に接触している場所を
変化させながらイオン交換を行うことを特徴とする光学
素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29033886A JPS63144149A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29033886A JPS63144149A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光学素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63144149A true JPS63144149A (ja) | 1988-06-16 |
Family
ID=17754764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29033886A Pending JPS63144149A (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63144149A (ja) |
-
1986
- 1986-12-08 JP JP29033886A patent/JPS63144149A/ja active Pending
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